CN108736362A - 一种高度集成化配送式升压站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高度集成化配送式升压站，升压站根据站内“R”型道路分为四个功能性区块：低压/中压配电区、高压配电区、无功补偿区和生产辅助区，低压/中压配电区包含一座功能集成化预制舱，为双层结构，集成了升压站低压配电，中压配电，蓄电池，二次设备和中央控制设备功能。升压站全站预制舱化，可大幅降低工程现场工作量，减少用地面积，缩短建设周期。升压站具备可根据不同建设方案进行调整的功能，仅需对功能区进行简单的扩展即可实现，为分期建设的升压站提供便利。

Description

一种高度集成化配送式升压站

技术领域

本发明涉及变电站设备技术领域，具体涉及一种高度集成化配送式升压站。

背景技术

能源问题始终是倍受世界各国关注的一个热点和难点问题。可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了很大作用。随着资源节约型、环境友好型社会建设的逐步推进，“节能、节地、节水、节材”的文明绿色施工理念深入人心。升压站建设也向着占地面积少、建设周期短、工程造价低的方向不断发展。推进升压站的集成化、预制化的配送式升压站是现代化升压站的发展方向之一。

传统的升压站各功能模块相互分离，而设备之间的功能又相互联系，二次设备现场接线、调试工作量大，且需待土建、电气一次等专业施工完毕后方可进场，严重制约工程的建设周期。近年来，随着经济高度发展，能源需求压力增大，人力资源紧张。机电工程建设工艺、质量和施工周期的矛盾愈发突出，传统的升压站已无法适应高质量和短工期的双重要求。同时，可利用的土地资源、空间资源越来越少，工程建设征地也越加困难。诸多因素都推动着升压站的建设趋向集成化、预制化、紧凑化、整体化。

目前的升压站设备安装技术主要采用两种形式：

一、升压站内采用建/构筑物的形式，然后将设备安装于建筑物内或构筑物上。特点：用钢量相对较低，但占地面积大。当下土地资源紧缺、征储租地价格高涨，对于建设方，前期工作复杂，成本预估困难，阻碍了投资的积极性。

二、升压站内设备采用舱体预制化形式，舱体连同设备一同工厂化生产，并配送至工程现场安装。特点：用钢量相对较大，现阶段设备成本较高。但占地面积小，且可以将部分安装调试工作在舱体预制的过程中一并完成，节约工期。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中运输过程中预制舱构件易损伤的不足，提供了一种高度集成化配送式升压站，在保证升压站功能完备、运行安全可靠的基础之上，最大化的节约土地资源占用，缩短工程建设周期。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高度集成化配送式升压站，其特征是，包括由“R”型道路将升压站分为四个功能性区域，分别为：低压/中压配电区，用于配置升压站内的低压/中压配电装置和主变压器，位于“R”型中心区域；高压配电区，用于配置升压站高压配电装置，位于“R”型下部区域；无功补偿区，用于配置升压站内无功补偿装置，位于“R”型右部区域；生产辅助区，用于配置升压站相关生产辅助舱体及设备，位于“R”型左部区域；

低压配电区，配备有：集成舱、管型母线桥、主变压器和接地变预制舱；

高压配电区，配备有：单回进出线GIS；

无功补偿区，配备有：无功补偿预制舱和无功补偿户外电器

生产辅助区，配备有：门卫舱和生产舱；

集成舱包含集成舱中压配电间、集成舱低压配电间、集成舱蓄电池间、集成舱二次设备间和集成舱中央控制间；

集成舱中压配电间配置一套中压母线，在升压站中形成单母线接线形式，集成舱中压配电间内中压母线通过管型母线桥连接到主变压器的低压侧，对中压母线进行升压，主变压器的高压侧通过软导线连接到单回进出线间隔GIS的进线间隔，通过单回进出线间隔GIS的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输，集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱内的变压器高压侧，实现中压母线的中性点接地；

集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接至无功补偿户外电器的进线侧，以实现升压站电能的无功功率的动态调节。

优选的，低压/中压配电区，还配备有：远景中压配电舱、远景管型母线桥、远景主变压器和远景接地变预制舱；高压配电区，还配备有：远景单回进线间隔GIS；无功补偿区，配置有：远景无功补偿预制舱和远景无功补偿户外电器；

集成舱中压配电间和远景中压配电舱中分别配置两套中压母线，在升压站中形成两套单母线接线形式，集成舱中压配电间内中压母线通过管型母线桥连接到主变压器的低压侧；远景中压配电舱内中压母线通过远景管型母线桥连接到远景主变压器的低压侧，分别对两段独立的中压母线进行升压，主变压器的高压侧和远景主变压器的高压侧通过软导线分别连接到单回进出线间隔GIS的进线间隔和远景单回进线间隔GIS，两个GIS共同组成升压站高压单母线接线形式，最后通过单回进出线间隔GIS的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输。集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱内的变压器高压侧；远景中压配电舱内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱内的变压器高压侧，分别实现两段中压母线的中性点接地；

集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接至无功补偿户外电器的进线侧；远景中压预制舱内的中压母线通过电缆连接至远景无功补偿户外电器的进线侧，以实现升压站电能的无功功率的动态调节。

优选的，集成舱为双层结构，集成舱一层结构中，从主变压器侧看过去，从右往左依次为集成舱中压配电间、集成舱低压配电间和集成舱蓄电池间；

集成舱二层结构中，从主变压器侧看过去，从右往左依次为集成舱二次设备间和集成舱中央控制间。

优选的，集成舱二次设备间贯通于集成舱中压配电间和集成舱低压配电间之上，集成舱中央控制间贯通于集成舱低压配电间和集成舱蓄电池间之上。

优选的，集成舱中压配电间中配置有备用柜、SVG出线柜、母线设备柜、主变进线柜、5个线路进线柜和接地变出线柜。

优选的，集成舱中压配电间中配置的开关柜均为金属铠装开关柜。

优选的，集成舱蓄电池间内蓄电池采用两套双列布置。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明升压站根据站内“R”型道路分为四个功能性区块：低压/中压配电区、高压配电区、无功补偿区和生产辅助区，低压/中压配电区包含一座功能集成化预制舱，为双层结构，集成了升压站低压母线，中压母线，蓄电池，二次设备，中央控制等功能。升压站全站预制舱化，可大幅降低工程现场工作量，减少用地面积，缩短建设周期。升压站具备可根据不同建设方案进行调整的功能，仅需对功能区进行简单的扩展即可实现，为分期建设的升压站提供便利。

附图说明

图1是本发明升压站的经典配置结构示意图；

图2是本发明升压站的简化配置结构示意图；

图3 是集成舱一层平面图；

图4是集成舱二层平面图；

图5是集成舱立面图；

图6是集成舱侧面图。

附图标记：1、集成舱；2、管型母线桥；3、主变压器；4、接地变预制舱；5、单回进出线间隔GIS；6、无功补偿预制舱；7、无功补偿户外电器；8、门卫舱；9、生产舱；10、生产辅助设备及舱体；11、远景中压配电舱；12、远景管型母线桥；13、远景主变压器；14、远景接地变预制舱；15、远景进线间隔GIS；16、远景无功补偿预制舱；17、远景无功补偿户外电器；18、集成舱中压配电柜间；19、集成舱低压配电间；20、集成舱蓄电池间；21、集成舱二次设备间；22、集成舱中央控制间。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

本发明的一种高度集成化配送式升压站，如图1至图3所示，包括由“R”型道路将升压站分为四个功能性区域，分别为：1）低压/中压配电区，用于配置升压站内的低压/中压配电装置和主变压器，位于“R”型中心区域；2）高压配电区，用于配置升压站高压配电装置，位于“R”型下部区域；3）无功补偿区，用于配置升压站内无功补偿装置，位于“R”型右部区域；4）生产辅助区，用于配置升压站相关生产辅助舱体及设备，位于“R”型左部区域；

设备装置之间的电连接关系，大方向上由中压配电区-变压器-高压配电区。两侧分别辅以无功补偿区和生产辅助区，这两者都不是升压站必需的，可根据实际需求考虑是否配置，两者之间的位置也可以互换。

低压/中压配电区，配置有：集成舱1、管型母线桥2、主变压器3、接地变预制舱4、远景中压配电舱11、远景管型母线桥12、远景主变压器13和远景接地变预制舱14。其中集成舱1包含了集成舱中压配电间18、集成舱低压配电间19、集成舱蓄电池间20、集成舱二次设备间21和集成舱中央控制间22。远景中压配电舱11、远景管型母线桥12、远景主变压器13和远景接地变预制舱14均为可以选配的设备。

从电气角度主要分内部连接和外部连接两部分来阐述。内部连接部分：集成舱中压配电间18内中压配电装置（一般为金属铠装开关柜）的母线通过管型母线桥2连接到主变压器3低压侧，以实现升压功能。同时该母线还通过电缆连接到接地变预制舱4内变压器高压侧，以实现升压站中压母线的中性点接地。接地变预制舱内变压器低压侧通过电缆连接至集成舱低压配电间19的低压交流配电屏，为升压站的低压用电负荷供电。集成舱蓄电池间20内蓄电池组的通过电缆连接至集成舱二次设备间21内的不间断电源屏，在紧急断电情况下为升压站重要设备持续供电。集成舱体二次设备间21集成了全站的保护、控制、自动化、通信等功能，通过控制/通信电缆与升压站内各主要设备连接。集成舱中央监控间22的控制台通过通信电缆与二次设备室监控主机连接，以实现集中监控，是智能升压站的人机交互中心。外部连接部分：主变压器3高压侧通过软导线连接至高压配电区单回进线GIS5。中压母线通过电缆连接至无功补偿区。远景部分设备连接参考上述内容。

2）高压配电区，配置有：单回进出线间隔GIS5和远景单回进线间隔GIS15。从电气角度阐述，单回进出线间隔GIS内部接线主要集成于GIS设备内部，无需人工接线。外部进线间隔通过软导线连接至低压/中压配电区主变压器高压侧，实现汇流并进行高压母线的继电保护；出线间隔通过软导线连接至站外输电线路，以实现升压站电能的对外传输。远景部分连接参考上述内容。

3）无功补偿区，配置有：无功补偿预制舱6、无功补偿户外电器7、远景无功补偿预制舱16和远景无功补偿户外电器17。从电气角度阐述，内部连接部分无功补偿预制舱内的功率柜通过电缆与无功补偿户外电器连接，以实现升压站无功功率的动态调节，外部连接部分无功补偿户外电器通过电缆与低压/中压配电区中压母线连接。该区域可根据升压站具体需求选配。

4）生产辅助区，配置有：门卫舱8、工作舱9和生产辅助设备及舱体10。该部分主要为升压站内生产人员提供的相关配套，各设备及舱体之间相对独立，不涉及升压站主要功能。该区域可根据升压站具体需要选配。

上述的远景设备都是可以依据实际需求进行选配的设备。

实施例1

高度集成化配送式升压站标准化方案，参见图1。

1）低压/中压配电区，配备有：集成舱1、管型母线桥2、主变压器3、接地变预制舱4、远景中压配电舱11、远景管型母线桥12、远景主变压器13和远景接地变预制舱14；

2）高压配电区，配备有：单回进出线GIS5和远景单回进线GIS15；

3）无功补偿区，配置有：无功补偿预制舱6、无功补偿户外电器7、远景无功补偿预制舱16和远景无功补偿户外电器17。

4）生产辅助区，配备有：门卫舱8、生产舱9和生产辅助舱体及设备10。

升压站中集成舱中压配电间18和远景中压配电舱11中分别配置两套中压母线，在升压站中形成两套单母线接线形式。集成舱中压配电间18内中压母线通过管型母线桥2连接到主变压器3的低压侧；远景中压配电舱11内中压母线通过远景管型母线桥12连接到远景主变压器13的低压侧，分别对两段独立的中压母线进行升压。主变压器3的高压侧和远景主变压器13的高压侧通过软导线分别连接到单回进出线间隔GIS5的进线间隔和远景单回进线间隔GIS15，两个GIS共同组成升压站高压单母线接线形式，最后通过单回进出线间隔GIS5的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输。集成舱中压配电间18内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱4内的变压器高压侧；远景中压配电舱11内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱14内的变压器高压侧，分别实现两段中压母线的中性点接地。

根据升压站具体要求，选择配置无功补偿预制舱6、无功补偿户外电器7、远景无功补偿预制舱16、远景无功补偿户外电器17。集成舱中压配电间18内中压母线通过电缆连接至无功补偿户外电器7的进线侧；远景中压预制舱11内的中压母线通过电缆连接至远景无功补偿户外电器17的进线侧，以实现升压站电能的无功功率的动态调节。根据升压站用户需求，选择配置门卫舱8、生产舱9和生产辅助设备及舱体10。

升压站内远景中压预制舱11、远景管型母线桥12、远景主变压器13、远景单回进线间隔GIS15、远景无功补偿预制舱16和远景无功补偿户外电器17，远景设备可根据用户需求选择与站内其他设备同期建设或者分期建设。

本标准化方案适用于容量较大，含远景规划的升压站，尤其是分期并网发电的新能源发电场升压站。

实施例2

高度集成化配送式升压站简化方案，参见图2：

1）低压配电区：配备有：集成舱1、管型母线桥2、主变压器3、接地变预制舱4、无功补偿预制舱6和无功补偿户外电器7。

2）高压配电区，配备有：单回进出线GIS5；

3）生产辅助区，配备有：门卫舱8、生产舱9和生产辅助舱体及设备10。

升压站中集成舱中压配电间18配置一套中压母线，在升压站中形成单母线接线形式。集成舱中压配电间18内中压母线通过管型母线桥2连接到主变压器3的低压侧，对中压母线进行升压。主变压器3的高压侧通过软导线连接到单回进出线间隔GIS5的进线间隔，GIS组成升压站高压线变组接线形式，最后通过单回进出线间隔GIS5的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输。集成舱中压配电间18内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱内4的变压器高压侧，实现中压母线的中性点接地。

根据升压站具体要求，选择配置无功补偿预制舱6和无功补偿户外电器7。集成舱中压配电间18内中压母线通过电缆连接至无功补偿户外电器7的进线侧，以实现升压站电能的无功功率的动态调节。根据升压站用户需求，选择配置门卫舱8、生产舱9和生产辅助设备及舱体10。

本简化方案适用于容量不大，一次性建成的升压站，尤其是用地紧张，工期紧迫的新能源发电场升压站。

集成舱典型方案如附图3至图6所示，集成舱为双层结构。附图3为集成舱1一层结构，从主变压器3侧看过去，从右往左依次为集成舱中压配电间18、集成舱低压配电间19和集成舱蓄电池间20。附图4为集成舱1二层结构，从主变压器3侧看过去，从右往左依次为集成舱二次设备间21、集成舱中央控制间22。集成舱二次设备间21贯通于集成舱中压配电间18和集成舱低压配电间19之上，二次线及低压配电线通过电缆竖井的方式进入二层舱体的架空地板层下，再经二次屏柜底部进线孔接入柜内端子排。集成舱中央控制间22贯通于集成舱低压配电间19和集成舱蓄电池间20之上，接线方式同上。该集成舱体首先从外形上整合了传统配送式升压站的中压配电装置预制舱、二次设备舱、中央控制舱，节约了升压站空间，减少了站内电缆敷设量。其次从内部功能模块上进行合理布置，优化了舱体内部走线，进一步降低了电缆量，也给升压站后期运维检修提供了便利。

集成舱中压配电间18中的金属铠装开关柜采用单排布置，根据升压站实际情况配置。参见图5集成舱立面图，从右往左依次为备用柜，SVG出线柜，母线设备柜，主变进线柜，5个线路进线柜，接地变出线柜共10面金属铠装开关柜。这10面金属铠装开关柜共同构成集成舱中压配电间18内中压母线的配电功能。集成舱低压配电间19内屏柜采用单排布置，屏前朝向中压配电室，本方案中配置进线柜、馈线柜各两面。集成舱蓄电池间20内蓄电池采用两套双列布置。集成舱二次设备间21内二次屏柜采用三列布置，可配置最多60面标准屏柜，满足主流升压站的需要。集成舱中央控制间22内设九工位工作台。

本发明中的单回进出线间隔GIS5和远景单回进线间隔GIS15采用GIS。GIS均为少（免）维护产品，检修周期长，与空气绝缘组合电器（以下简称AIS）相比，设备封闭在SF₆室内，大大改善了设备运行环境，不受外部污秽影响，运行可靠性高。采用模块化设计，工程预安装技术，以功能单元为运输单位，安装方便，现场仅仅进行简单的连接和必要的试验就可以投入运行，相对AIS可以大大缩短安装、调试时间，节约大量设备支架和基础，节约土建费用；设备布置结构紧凑，节省二次电缆。

所达到的有益效果：采用配送式升压站形式，彻底改变了传统升压站的建设模式，减小了占地面积，缩短了建设周期，取消了建/构筑物为主的站内布置方式。通过“R”型站内道路的区域划分，最大化的利用站内的道路，方便配送式预制舱体设备的运输安装。高度集成化的预制舱体取代了原来的中压配电装置预制舱、二次设备舱等舱体，节约了极大的时间成本和空间成本。升压站全站预制舱化，可大幅降低工程现场工作量，减少用地面积，缩短建设周期。升压站具备可根据不同建设方案进行调整的功能，仅需对功能区进行简单的扩展即可实现，为分期建设的升压站提供便利。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高度集成化配送式升压站，其特征是，包括由“R”型道路将升压站分为四个功能性区域，分别为：低压/中压配电区，用于配置升压站内的低压/中压配电装置和主变压器，位于“R”型中心区域；高压配电区，用于配置升压站高压配电装置，位于“R”型下部区域；无功补偿区，用于配置升压站内无功补偿装置，位于“R”型右部区域；生产辅助区，用于配置升压站相关生产辅助舱体及设备，位于“R”型左部区域；

低压配电区，配备有：集成舱、管型母线桥、主变压器和接地变预制舱；

高压配电区，配备有：单回进出线GIS；

无功补偿区，配备有：无功补偿预制舱和无功补偿户外电器

生产辅助区，配备有：门卫舱和生产舱；

集成舱包含集成舱中压配电间、集成舱低压配电间、集成舱蓄电池间、集成舱二次设备间和集成舱中央控制间；

集成舱中压配电间配置一套中压母线，在升压站中形成单母线接线形式，集成舱中压配电间内中压母线通过管型母线桥连接到主变压器的低压侧，对中压母线进行升压，主变压器的高压侧通过软导线连接到单回进出线间隔GIS的进线间隔，通过单回进出线间隔GIS的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输，集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱内的变压器高压侧，实现中压母线的中性点接地；

集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接至无功补偿户外电器的进线侧，以实现升压站电能的无功功率的动态调节。

2.根据权利要求1所述的一种高度集成化配送式升压站，其特征是，低压/中压配电区，还配备有：远景中压配电舱、远景管型母线桥、远景主变压器和远景接地变预制舱；高压配电区，还配备有：远景单回进线间隔GIS；无功补偿区，配置有：远景无功补偿预制舱和远景无功补偿户外电器；

集成舱中压配电间和远景中压配电舱中分别配置两套中压母线，在升压站中形成两套单母线接线形式，集成舱中压配电间内中压母线通过管型母线桥连接到主变压器的低压侧；远景中压配电舱内中压母线通过远景管型母线桥连接到远景主变压器的低压侧，分别对两段独立的中压母线进行升压，主变压器的高压侧和远景主变压器的高压侧通过软导线分别连接到单回进出线间隔GIS的进线间隔和远景单回进线间隔GIS，两个GIS共同组成升压站高压单母线接线形式，最后通过单回进出线间隔GIS的出线间隔实现于站外输电线路的电能传输；

集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱内的变压器高压侧；远景中压配电舱内中压母线通过电缆连接到接地变预制舱内的变压器高压侧，分别实现两段中压母线的中性点接地；

集成舱中压配电间内中压母线通过电缆连接至无功补偿户外电器的进线侧；远景中压预制舱内的中压母线通过电缆连接至远景无功补偿户外电器的进线侧，以实现升压站电能的无功功率的动态调节。

3.根据权利要求1所述的一种高度集成化配送式升压站，其特征是，集成舱为双层结构，集成舱一层结构中，从主变压器侧看过去，从右往左依次为集成舱中压配电间、集成舱低压配电间和集成舱蓄电池间；

集成舱二层结构中，从主变压器侧看过去，从右往左依次为集成舱二次设备间和集成舱中央控制间。

4.根据权利要求1所述的一种高度集成化配送式升压站，其特征是，集成舱二次设备间贯通于集成舱中压配电间和集成舱低压配电间之上，集成舱中央控制间贯通于集成舱低压配电间和集成舱蓄电池间之上。

5.根据权利要求1所述的一种高度集成化配送式升压站，其特征是，集成舱中压配电间中配置有备用柜、SVG出线柜、母线设备柜、主变进线柜、5个线路进线柜和接地变出线柜。

6.根据权利要求1所述的一种高度集成化配送式升压站，其特征是，集成舱中压配电间中配置的开关柜均为金属铠装开关柜。

7.根据权利要求1所述的一种高度集成化配送式升压站，其特征是，集成舱蓄电池间内蓄电池采用两套双列布置。